港口煤炭存儲系統大氣源強影響因素研究

周芳

【摘 要】目前，港口區域煤炭存儲系統堆存問題成為了導致大氣環境污染問題的始作俑者。煤炭堆存過程由于自然因素和人為因素的影響，會給環境帶來嚴重的大氣污染問題。為了解決煤炭堆存過程導致的粉塵污染，現階段主要采用軟網覆蓋、灑水噴淋和防風抑塵網技術等措施進行防治。雖大氣防治措施能大大降低煤炭存儲系統周邊的粉塵污染，但控制大氣污染源強才能更加有效的解決污染擴散問題，為了進一步研究港口煤炭存儲系統大氣污染源強問題，需要針對大氣污染源強影響因素進行研究分析。

【關鍵詞】大氣源強；煤炭；含水率

港口煤炭存儲系統的起塵因素眾多，由于堆放形式不同，裝卸作業方式和作業時間的不同，大氣環境條件不同等，使得風速、貨堆與風向夾角、原料堆積形狀等因素都對貨物在堆放過程中的起塵量有較大影響。因此，本項目通過調整起塵因素的各項參數，選取對顆粒物起塵具有較大影響的因子，對不同因素影響下的起塵源強進行對比，從而分析大氣源強影響因素的作用。

1 大氣源強估算模式

本研究以采用防風網措施的煤炭存儲系統為例，散貨堆場堆存貨種選取煤炭，其中煤炭年作業量為1000萬噸。本研究采用的防風網措施選用四周設置型，防風網長、寬設置為1000×400m，高度設置為20m（取堆垛高度的1.5倍），防風網開孔率取值40%。本研究主要采用《港口建設項目環境影響評價規范》（JTS105-1-2011）中大氣污染物的污染源強估算公式進行計算，根據煤炭存儲系統起塵特性，結合煤炭堆場裝卸設備作業方式，大氣源強主要包括堆場表面的靜態起塵和裝卸、運輸等過程的動態起塵。

港口煤炭存儲系統靜態起塵公式參照規范，見式（1）。式中，Q1—堆場起塵量，kg；α—散貨類型調節系數，取0.8；U—堆場內平均風速（m/s）；U0—起動風速，m/s；S—堆表面積，m2；U0=0.03·e0.5w+3.2，按照4%的含水率計算起動風速約為3.4m/s；w：含水率（%）。

Q1=0.5α（U-U0）3S（1）

2 大氣源強估算參數選取

根據大氣源強起塵計算模式，靜態堆場起塵量受到散貨類型調節系數、堆場內平均風速、起動風速、堆場表面積和散貨含水率等相關參數的影響，動態堆場起塵量受到堆場內平均風速、實際工況作業量、作業落差高度、含水率、散貨類型調節系數、作業方式系數、水分作用系數及水分作用效果的臨界值等相關參數的影響，因此，在進行大氣顆粒物源強估算之前，首先需對起塵參數的選取范圍進行確定。

規范中散貨類型起塵調節系數按照散貨類型具有不同取值，按照貨物類型分為礦粉、精煤類及原煤類，分別取值1.6、1.2、0.8，因此，煤炭散貨類型起塵調節系數（？琢）取0.8。含水率對起塵量的影響呈負指數變化，當含水率達到6%時，起塵量明顯減少，減少率可達72%～97%，隨著含水率的增大變化不再顯著。綜合考慮不同含水率下的抑塵效果變化趨勢。因此，含水率（w）取值為4%和7%。煤炭粉塵顆粒的起動風速受到粒徑、水分的影響，在水分較低條件下，粉塵顆粒的起動風速與粒徑相關；在水分含量較高時，粉塵的起動風速受顆粒影響較小。堆場表面風速是影響起塵的重要因素，堆場表面風速分為多堆堆場和單堆堆場，多堆堆場表面風速取單堆的89%。

散貨堆場作業方式系數選取分為裝（堆）船作業和取料作業，堆場裝卸作業時，取料作業方式系數（β） 取2；水分作用系數，與貨種性質有關，煤炭取0.45；水分作用效果的臨界值，即含水率高于此值時水分作用效果增加不明顯，與散貨性質有關，煤炭的w0值為6%；作業起塵量達到最大起塵量一半的風速，與粒徑分布和顆粒物密度有關，一般散貨取16m/s；堆場作業量和作業落差對動態起塵量具有很大影響，作業量越大，起塵量越大，堆場作業量按照實際作業量取值；作業落差對堆場動態起塵具有較大影響，結合實際作業工況和作業設備選取，作業落差選取1m和1.5m。

3 大氣源強影響因素分析

通過大氣源強估算參數選取結果，散貨類型調節系數依據散貨類型判定，堆場內平均風速和堆場表面積根據區域氣象資料和實際作業量決定大小，含水率對于煤炭存儲系統的抑塵效果顯著，在此選取含水率為4%和7%狀態下進行研究，動態起塵的散貨類型調節系數、作業方式系數、水分作用系數及水分作用效果的臨界值參照規范依據散貨類型和作業方式判定，而作業落差依據設備選取和作業工況的不同，對動態起塵具有決定性作用。

由表1可見，含水率對于靜態起塵和動態起塵均有較大影響，當含水率由4%增加為7%時，靜態起塵的粉塵顆粒TSP、PM10、PM2.5由14.59 t/a、2.75 t/a、1.65 t/a降低至4.53 t/a、1.10 t/a、0.66 t/a；動態起塵受到含水率和裝卸作業落差高度的影響很大，當作業落差H=1，含水率由4%升至7%時，粉塵顆粒TSP、PM10、PM2.5由55.87t/a、13.58 t/a、8.15 t/a降低至14.50 t/a、3.53 t/a、2.13 t/a；當作業落差H=1.5，含水率由4%升至7%時，粉塵顆粒TSP、PM10、PM2.5由83.82t/a、20.34t/a、12.22t/a降低至21.73 t/a、5.27 t/a、3.17t/a。對于裝卸作業落差一定的情況下，隨著含水率的增加，煤炭存儲系統的抑塵效果大大增加，堆場的顆粒起塵源強大大降低。

4 結論

煤炭存儲系統的起塵量受多種因素影響，包括風速、粒徑大小、煤堆表面濕度等因素。煤堆起塵受到煤粒大小、煤堆濕度等內部因素影響，也受到煤堆裝卸作業方式、作業設備等外部因素的影響。

本研究主要選取影響煤堆濕度的含水率和外部影響因素作業落差高度為研究對象，研究結果表明，對于裝卸作業落差一定的情況下，隨著含水率的增加，靜態起塵和動態起塵源強均大大降低，抑塵效果增加顯著。對于含水率一定的情況而言，隨著作業落差高度的增加，顆粒物起塵量具有一定程度的增加。

[責任編輯：朱麗娜]